我国生态空间理论研究概述

高瑀晗

(陕西省林业调查规划院，西安 710048)

生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计，党的十八大以来，推动生态文明建设与生态环境保护成为党和国家关注的重点议题。国家有关部委相继提出的划定生产空间、生活空间、生态空间，建立空间规划体系，健全落实国土空间用途管制；划定并严守生态保护红线，一条红线管控重要生态空间；将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等空间规划融合为统一的国土空间规划，实现“多规合一”等多项制度和管理办法，作为推进国家治理体系和治理能力建设等重要内容日益受到各方关切，国土空间治理管控尤其是生态空间管理和规划亟需更加科学、合理的技术支撑，生态空间理论与技术研究愈发成为生态学、土地利用管理、景观规划等学科的研究热点。

1 生态空间概念在我国的发展

生态空间一词伴随工业化发展带来的诸多城市问题，由欧洲人于18世纪60年代首先提出[1]，出于一致而更加复杂的自然生态、环境和社会形势，我国于20世纪90年代引入，最初作为景观生态学研究主要内容之一，伴随其理论方法在国土空间演变、规划等方面的应用，以及我国社会经济快速发展导致的自然生态系统结构改变、服务功能下降，区域生态安全与可持续发展受到严重威胁和广泛关注，逐渐被学界接受和传播，研究的广度、深度、成果数量与质量提升也明显加快，从以生态空间为关键词查阅“中国学术期刊全文数据库”获得的中文研究文献(期刊论文、博硕士论文)篇目数量变化概况(2000年之前研究文献8篇，2000-2005年20篇、2006-2010年40篇，2011-2015年135篇，2011年至今388篇)，就可以发现最近10年是我国生态空间研究的快速发展和爆发期。基于研究深入程度和研究目的差异，我国不同学者对生态空间概念有不同的理解和界定，其中张宇星在国内较早提出了生态空间概念，并在总结归纳多人观点之后指出，生态空间与生命现象和生物活动密切相关，除具有普通物理空间的一般规律外，还具有自己特殊的性质与规律，即生态空间是一种生物要素与环境要素相互作用与活动变化的舞台，表现出一定的空间形态、空间分布现象和运动规律；生态空间与特定环境要素相结合就可构成生物可利用的“资源”[2]。费建波等[1]认为，生态空间是不能直接提供具有经济价值的生态产品和服务, 但承担着维护生命安全、确保生态系统稳定持续提供生态服务、保障社会经济活动正常进行的国土空间, 是一个空间范围。国土资源部基于管控目的，在颁布的《自然生态空间用途管制办法(试行)》中概括性地把生态空间定义为具有自然属性、以提供生态产品或生态服务为主导功能的国土空间，涵盖需要保护和合理利用的森林、草原、湿地、河流、湖泊、滩涂、岸线、海洋、荒地、荒漠、戈壁、冰川、高山冻原、无居民海岛等。总之，生态空间是与生活空间、生产空间在城市、乡村、原野等并存，为人类生存与发展提供基本生态环境和保障的自然生态系统。

2 我国生态空间研究现状

二十多年来，随着ARC GIS等技术方法的进步和应用，我国生态空间研究的方法、技术手段也在不断增加与改善，研究范围从城市[3-4]延伸到乡镇[5-7]，由单个城市[3-4,8-10]扩展到城市群[11-14 ]、区域[15-19]乃至更大尺度的国家[20]。但总体来看，近期我国生态空间研究还是集中在城市或城市群，重点热点在生态空间的识别与分类、生态空间承载力格局及服务功能的评价、生态空间格局演变及动力分析、生态空间重构优化与保护等方面。

2.1 生态空间的识别与分类研究

生态空间、生活空间、生产空间共同组成了人类社会生存、发展的条件与环境，三者之间在不同社会经济发展阶段或时期的地位、作用不尽相同，还可能交叉、重叠、转换。划定生态空间的目的在于明确关键性、底线性生态空间的范围，依据保护重要性程度指导生态空间的利用和管控，亦即准确识别生态空间的数量、空间分布，为生态空间的评价、规划、利用、管控、保护等提供基础保障[1]，尤其是关键性生态空间的辨识能够为国家划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界三条控制线提供科学依据和参考，也是现阶段生态保护的首要工作[19]。选择合适指标是生态空间识别、分类的重要环节，不同研究者根据研究目的、掌握的资料状况等选择生态空间识别、分类指标和分类体系。由于生态空间(用地)是具有重要的生态系统服务功能或生态敏感性较高、生态环境较为脆弱，对维护区域关键生态过程发挥重要作用的土地单元[21]，主要提供生态服务和产品，维护生态系统稳定两大功能，因此，生态空间划分的指标一般选择生态系统服务功能类指标、生态系统敏感性或脆弱性类指标、开发适宜性指标。

由于不同地域生态系统质量状况、环境条件以及主导或关键影响环境因子不同，不同地域生态空间识别、评价指标体系和方法应有区别。宋明晓[17]为识别东北典型平原农牧区(吉林省辽河流域)关键性生态空间，选择植物种类数、植被类型、植被覆盖度、生境服务质量指数等生物多样性类指标，土壤类型、坡度坡长、降雨侵蚀力等土壤保持类指标，湖缓冲距离、水源保护区类型、水质污染级别、坡度等水资源保护类指标，从生物多样性保护、土壤保持、水资源保护3个方面构建了评价指标体系、评价模型，并将不同重要性等级(一般、较重要、重要、极重要)的生态空间对应确定为非关键性、过渡型、辅助型、核心型4类生态用地。谢花林等[19]进行江西省鄱阳湖生态经济区关键性生态空间识别、评价时，利用GIS空间分析平台和DEM、气象、土壤类型、NDVI、NPP等数据，选择生物多样性、土壤保持、水源涵养、洪水调蓄4类生态系统服务功能指数，水土流失、地质灾害2类生态系统敏感性指数，确定指数计算模型、各指数关键指标分级标准及其赋值，划分生态系统服务功能重要性等级(不重要、一般重要、中等重要、重要)和统敏感重要性等级(不敏感、较敏感、中度敏感、高敏感)，辨识、计算、分析不同重要等级的生态用地面积、占比和分布，最后叠加处理各单因子生态重要性指数，将研究区生态空间划分为底线型、危机型、缓冲型、非关键性4类。迟妍妍等[18]识别京津冀地区生态空间时，也利用遥感影像和野外调查数据，生态系统服务功能指标(水源涵养、土壤保持、防风固沙)重要性和敏感性指标(水土流失、土地沙化)敏感性，并结合《全国主体功能区规划》《全国生态功能区划( 修编版)》《中国生物多样性保护战略与行动计划》，将京津冀地区划分为生态功能极重要区、生态性保护优先区、禁止开发区等。周锐[21]识别、分析平顶山新区生态空间时，利用GIS技术和水资源安全、生物多样性保护、地质灾害规避3类指标及其重要性或敏感性的指数计算模型，进行基于各单因子的极重要、中等重要、一般重要、不重要4个等级生态用地重要性识别，再综合叠加各单因子分析结果，最终将平顶山新区生态用地划分为理想型、缓冲型、底线型三个级别。

社会经济因素深刻影响生态空间功能和稳定状态、演变方向和开发适宜性，生态空间识别与评价也应关注。利用人口聚集度、经济发展水平、开发强度、交通优势度等社会、经济指标和可利用土地资源与水资源、自然灾害危险性、环境容量等自然资源类指标，结合空间开发负面清单、基本农田数据等，识别、划分的湖北省浠水县适宜、较适宜、较不适宜、不适宜4个开发适宜性等级空间和全县生态、农业、城镇空间[8]，取得了较好的学术与现实效果。

2.2 生态空间承载力格局及服务功能的评价

资源环境承载力是指在一定时期内，一定空间区域的资源环境系统为维持区域资源结构可持续发展、区域环境具有稳态效应，所能承载的人口数量和经济社会活动总量的能力[22]，即资源、环境子系统对于社会经济活动的承载与支撑能力[23]，反映资源环境与人类经济活动间的辩证影响关系。区域资源环境承载力研究从空间层面对区域产业、人口等要素的集聚特征，资源环境要素的整合效应等进行分析，为国土、土地、城市等规划，优化国土空间开发格局提供重要基础与可靠依据[24]。国内资源环境承载力研究从土地、水、环境等单要素承载力开始，经历了资源承载力—环境承载力—生态承载力—综合承载力研究演进过程，研究地域对象主要包括省级行政区、城市管辖区等大范围空间，区域、流域等大尺度上[25-28]，以及单独研究资源[29-32]和环境[33-34]的承载力，获得了很多有意义的研究结论，主要集中在评价方法及其应用等领域。

资源环境承载力受气候、土地等本底自然环境的制约，也受新型城镇化、工业化及现代农业化发展以及人们行为方式的影响，随着环境治理能力和投入的加大，尤其是“多规统一”、生态保护红线划定等生态空间优化、管控措施的执行，资源环境承载力会得到有效保护和提升。云南省河口县受有限的土地资源特别是耕地资源短缺，频繁发生的地质灾害和污染引起的水环境质量下降等限制或威胁，资源环境承载力大多处在中等水平(面积占全县总面积66.4%)，资源环境承载力较高、较低区域的面积分别为全县总面积14.2%和19.4%[35]。宁夏—内蒙古干旱区10个城市综合承载力鄂尔多斯、银川、固原3个城市处于第一等级，巴彦淖尔、乌海、石嘴山、灵武、吴忠5个城市处于第二等级，青铜峡、中卫2个城市处于第三等级，不同城市的差别受生产、生活、生态三大空间系统重要影响，其中服务业人均产值、城市升级指数、工业单位土地产值、人均水资源总量、人均生活天然气用量、人均公共服务用水、地下水供水率、水资源损失率、降水丰沛度等是关键因素，生产、生活、生态空间的最关键制约因子分别是历年工业单位土地产值、人均生活天然气用量和地下水供水率[36]。

在资源环境承载力评价技术研究方法方面，董文等[37]在进行我国省级主体功能区划资源环境承载力评价时，针对一般评价方法主要从资源环境自然属性出发，忽略人类社会对自然的改造能力问题，以空气、水、土地、能源、生态5 类要素的16个指标构建指标体系, 分别从资源属性和环境属性两方面，测算增加人类科技贡献分量前提下的现有自然总量，再对每类要素的单因子发展潜力进行评价。支小军等[38]基于三生空间视角，通过建立城市综合承载力指标体系，利用Jenks 自然最佳断裂点、ArcGIS软件、障碍度模型等进行不同城市综合承载力比较、分析和判断。方创琳等[39]为给全国市县尺度国土生态、生产、生活空间集约高效利用和土地综合承载力监测预警提供科学判据，在分析土地生态-生产-生活综合承载力的基本构成及作用机制基础上，以县级尺度为测度对象，通过多方案比选，构建了由1个一级指标(生态生产生活综合承载状态指标)、3个二级指标(生态承载、生产承载、生活承载)、21个三级指标构成的土地生态—生产—生活综合承载力测度指标体系，给出了不同层级具体指标的量化辨识方法，并优选出土地生态—生产—生活综合承载力核算的SD情景模型。何云玲等[35]则从自然条件、地质环境安全、资源条件、环境质量、生态环境、社会经济等方面，构建指标体系和综合评价模型，用极差变换法、均方差决策法对各指标原始值进行无量纲处理和权重计算，最后通过综合评价分值及其对应的高、较高、中等、较低、低5个等级，研究分析县域资源环境承载力空间分布特征和地区差异并取得较好评价效果。

2.3 生态空间格局演变及动力分析

生态空间、生态过程与景观格局密切相关[40]，区域景观格局变化可以反映区域生态系统的服务功能、敏感性、脆弱性等变化。人为扰动是导致生态环境发生改变的主要因素，随着城乡与科技的快速发展，人口剧增，人类对自然资源开发超过一定的限度，区域景观格局的完整性、连通性以及生态空间结构发生改变，生态系统服务功能遭到破坏，生态坏境脆弱，土壤肥力下降，土质退化，水土流失和土壤沙化等[17]。土地利用/覆盖变化是景观结构发生改变的主要驱动力[41]，现阶段引起土地利用/覆盖变化的因素无外乎土地利用、社会和经济条件。因此，一般生态空间格局研究往往借助区域土地利用/覆盖变化即土地利用类型变化，并从社会经济发展阶段与水平、城镇扩展规律、法律法规与政策、地理区位、土地条件等方面研究生态空间演变规律和驱动力。

不同地域生态空间因自然环境条件(地理位置、地形地势、土壤、现有植被)、主导功能定位、经济区位、经济发展水平、经济管理政策与措施等不同，其生态空间演变方向、速度、规模和主要驱动力不尽相同，有时还差别较大。京津冀地区1980—2000年生态用地变化的主要解释变量是土壤表层有机质含量、坡度级I(<5°)、离最近农村居民点和国道的距离和人均GDP，2000—2005年的主要解释变量是土壤表层有机质含量、坡度级I、地貌类型和农业人口占总人口的百分比；草地、湿地1980—2000年、2000—2005年变化的主要驱动因素分别是土壤表层有机质含量、离最近国道距离和地貌类型、人均GDP[42]。吉林省辽河流域1989—2012年以旱田、林地、建设用地为优势地类，受较大程度的外界干扰，水田、旱田、建设用地、盐碱地面积增长，林地、草地、滩地面积减少，土地利用变化不利于土地资源的可持续利用以及保持景观结构的稳定性；旱地始终是吉林省辽河流域最具有优势度的景观类型，其次是林地，呈现规模化发展，建设用地斑块数量始终最多，分布较分散[17]。常州市区1991—2006 年逐渐由农田为主的景观格局转变为以建设用地为主导的城市景观格局，生态用地所提供的生态系统服务经济价值降低19.3%，主要由建设用地显著导致。其中1991—1996 年建设用地增长最快，生态用地减少最快，主要受政府重视生态规划和公民生态保护意识提高影响；2001—2006 年建设用地增加幅度最小，生态用地减少速度变缓，林地服务价值提高12.2%，主要原因是城市规划更加重视绿地、水体的作用并予以有效保护[9]。南京市1986—2002年从城市中心向外沿公路呈轴向延伸—轴间填充—轴向延伸模式、圈层形、跳跃式扩展，生态空间面积总体平衡, 其中绿色空间增长、蓝色空间下降；生态空间服务功能下降，景观格局总体呈现破碎化、人工化趋势；不同区域的生态空间演变和主动力存在差别，其中主城区受土地开发经济成本和行政成本影响，生态空间数量和质量大幅下降；都市发展区受退耕还林政策、农业经济结构变化等影响，生态空间数量上升，生态服务功能下降，水面、洲滩湿地等高生态服务价值生态空间消失或蚕食[4]。

从众多生态空间演变与驱动力研究成果来看，社会经济发展需求是生态空间格局演变的源动力，法律法规与政策是生态空间演变的大框架或最终基本模式，地理区位及生态环境和利用现状影响生态空间基本模式下的演变速度和方向。

2.4 生态空间重构优化与保护

现阶段我国 “三生”研究主要集中于国土空间优化开发、主体功能区规划建设等领域，其中生态空间的重构优化与保护研究作为焦点更加受到重视。二十多年前，有学者就认为我国未来区域规划、城市规划和城市设计必然走向生态空间规划和设计，城镇生态空间规划的中心问题是研究和探索一条解决城镇和区域空间发展与保护之间矛盾，促进城镇及区域空间景观和空间经济持续与良性发展的科学途径及对策[2]，现在推进的“多规合一”就给更科学、合理、经济地优化和保护生态空间提供了可能和保障。

不同城市之间尤其是城乡之间的生态空间基本特征以及生态与环境面临的主要或关键问题差别较大，生态空间重构优化与保护策略随因之也应有较大区别。城市生态空间是城市内地表人工、半自然或自然的植被、水体(林地、草地、绿地、湿地等)等生态单元所占据，并为城市提供生态系统服务的空间，包括城市绿地、城市森林、农用地、未利用地和水域等多种土地利用类型[43]。城市生态空间受城镇和农业空间双重挤压，一些高生态服务价值、低经济价值的生态用地被大量开发, 生态空间质量下降,且这种趋势受单一经济利益驱使愈演愈烈。现在我国城市市区生态空间因人口、产业集聚、城市建设而具有3个明显特征：城市生态空间是以人工、半人工绿地为主的生态单元集合；作为城市绿色基础设施，保护、发展城市自然生态系统，保障居民生活质量和身心健康的作用更显著；与生产空间、生活空间联系更紧密[44]。进行城市群生态空间优化重构时，可根据城乡生态空间生态服务功能、景观结构、空间生态位、区位、经济活动、人口、社会文化结构、人类活动干预程度等因素，先将城乡生态空间划分为城镇、农业、设施、自然4种基本生态空间单元，分析制约、引导城乡复合生态空间发展模式、空间格局、演进进程的“自构—被构”两种力，再提出基于城乡生态空间保护的禁止开发区、限制开发区、控制建设区及其分区管理机制，在禁止开发区实行移民搬迁、退耕还林政策，主要借助森林植被的自然恢复与演替，提升生态服务功能，适度发展生态休闲和观光旅游业；限制开发区实施保护耕地、整治村庄、合理开发生态园区等措施，促进特色农业生产与展示、观光旅游、休闲服务等有机结合，形成新型农业旅游经营形态，保护乡村景观、生态空间，服务农村经济发展；控制建设区因地制宜，用高端第三产业有序占据建设空间，留足并建设生态廊道。城市主城区应划定生态保留区,将生态空间纳入现行规划和管理体系, 实行生态用地征用、补偿和激励机制等城市生态空间保护对策[4]。城乡一体化生态空间优化可选取生态战略点及生态廊道分布，构建“绿核+水廊+绿廊”多层次、网络化的城乡生态安全格局和空间结构[45]。

乡村空间是以农业生产为主导的区别于城市空间的地理空间[46]，相对城市来说，我国乡村生态资源丰富、幅员辽阔、自然地理条件千差万别，社会经济、生态环境与污染破坏等状况复杂多样，生态空间管控、重构、优化工作量大、难度大、牵扯面广。不合理的土地利用行为是导致乡村生态空间恶化的直接原因，而土地利用行为又是乡村居民生产生活方式的空间呈现。乡村空间重构的目的是给现代农业发展提供空间载体[47]，也是中国乡村发展转型的重要途径，目前，我国乡村生态空间管控、重构优化面临二个主要问题，一是缺乏统筹规划和开发秩序约束，较为随意的国土空间开发和人类活动干扰，导致生态系统服务功能下降，如小水电影响河流生态，耕地开发破坏森林和湿地，宅基地扩张、农产品加工及农家乐等二、三产业侵占耕地等，引起森林破坏、湿地萎缩、草原退化，优质耕地未得到充分利用，生物多样性保护、水源涵养等服务功能持续下降，二是因经济落后、环保意识薄弱、农村居民点布局分散等原因，乡村环保设施配置不完善，造成环境污染、生态破坏[48]。乡村空间重构应包括景观管理优化、生态系统服务增强、污染综合治理等多重目标的土地综合整治，需要站在强化社会-生态系统恢复力的角度，从乡村空间演化机制入手，打破传统的物质空间，促进要素流动和空间融合，提升乡村空间演化动力，驱动空间重构，最终凸显空间板块的综合性功能[49]。

县域生态空间是国土空间规划与管理的基础，也是生态保护红线划定后需要重点管控的基本单元。县域生态空间网络骨架由综合重要度较高的节点决定，节点重要度和数量是判定网络稳定性的关键因子；优化重构应以生态空间识别为基础，综合生态斑块、生态节点等要素，构建和评价生态空间网络及其稳定性，并依其确定禁止开发、限制开发、引导开发3种差异化管控主导区，对不同主导区实施具体的差异化管控策略[50]。不同县域由于不同主体功能定位不同(重点开发区、农产品主产区、重点生态功能区)，可依据社会经济发展状况、生态保护重要性、国土空间开发支撑条件等进行差异化的生态空间优化，合理控制城镇空间、农业空间和生态空间的适宜面积比例，如重点开发区城镇空间比例在30%以内，农产品主产区的城镇空间比例在20%以内、农业空间在50%以上，重点生态功能区的城镇空间比例在10%以内、生态空间在50%以上[51]。

乡镇生态空间重构和优化可基于地理区位(与中心城市及经济中心的距离)、关键生态限制因子、产业定位及其优化方向等对比分析，可以划分为城区工业型、近郊旅游型、远郊农林牧型3种典型乡镇类型，不同类型乡镇应采取适应自身条件的不同空间优化发展模式，划定有区别的 “三区(生态、生产、城镇村)三线(生态保护红线、永久基本农田保护目标、城镇开发边界线)”面积与布局，并注重“分类引导”空间发展战略、“自下由上”工作方式和“四位一体”的空间规划技术路线[43]。乡镇生态空间重构和优化还应与生产、生活空间同步，尤其是与乡村清洁生产、居民健康生活紧密配合，采取划定耕地保护红线和生态空间管护红线，保护基本农田、优质耕地和重要生态用地资源；调整行政建制和区划、建立效益协调机制、建立健全生态补偿机制、建立跨行政区管理机制等，定向推进“三生”空间重构优化；整理、修复和优化生产空间布局、规模，聚焦发展优势和特色明显的第一、二、三产业，提高生产效率和经济效益，为生态空间管控和优化提供资金支持；保护、修复、扩大、优化重要生态系统，提高其稳定性和服务功能，为生活、生产提供基本生态保障[48]。城郊型乡村作为一种特殊的乡村类型，其生态空间重构优化可实行与产业一体化的形态模式，重视产业重构的导向作用，产业重构与空间重组并重；空间格局规划之前，应先进行产业结构规划，并将社会、经济、自然环境的“适应”“共生”状态引入产业空间格局，产业重构的方向由规模农业、特色产业、旅游业组成，目标是产业结构升级、产业规模合理化与产业链改良，以及这些产业板块的融合发展[51]。结合乡村振兴战略和移民搬迁政策，针对一些主要受地形地貌、水源和耕地资源等约束，布局分散，分布密度分异显著，数量多，规模偏小，斑块形状复杂，破碎化严重等空间分布特征明显的乡村聚落，可以在构建生态保护格局基础上，把乡村聚落划分为优先整治型、限制扩张型、适度建设型、重点发展型等4种类型，确定和实施不同的发展方向和重构策略[52]。

需要特别指出的是，近几年我国把划定和严守生态保护红线作为国家生态安全托底和实施生态空间管控的关键举措之一，红线划定方法已成为研究热点。基于生态功能重要性、生态环境敏感性、环境灾害危险性、土地利用功能等评估, 很多研究者通过加权评价、叠置分析、生态因子耐受度模型分析等方法划定生态保护红线或土地生态红线[36,53-57]，也有人参考环境保护规划，构建基于斑块—基质—廊道的生态网络，通过面积红线、空间红线、管理红线等划定土地生态空间管控红线[34]。

3 我国生态空间研究展望

生态空间识别与评价的方法与技术依然是今后研究的重点之一。根据我国幅员辽阔、地域之间生态环境条件差别大、经济发展水平不平衡等现实，生态空间识别与评价方面，在继续进行典型地区、单个城市或县、乡镇生态空间识别方法、技术研究探索并有一定技术积累后，可以按自然社会经济因素，把我国划分为若干个生态环境及其主导环境影响因子相近、主体功能定位相同或相近、经济发展水平相当的区域，根据不同区域现状和发展方向，提出本区域生态空间识别与评价技术方法，以便指导区域生态空间布局，提高土地利用效率。

生态空间在大三生空间中最易受到社会经济发展的挤压和影响。随着生态学等学科的发展，有关监测、测试、分析等设施条件和技术的完善，生态空间演替驱动力的研究对象和时间尺度应该更广，同时还应在关注社会经济因素的同时尽可能定量化。

为更准确、全面地了解生态空间的现状和存在问题，指导国土空间管控和生态空间规划及优化重构实践，生态空间优化重构研究，除继续关注和利用ArcGIS的空间叠加技术、最小累计阻力模型(MAC) 、鲁棒分析模型等先进技术方法，推进提升生态空间优化、重构定量精度外，还要继续密切结合“三区三线”划分和“多规统一”，选择有代表性的区域或不同的主体功能区，注意社会、经济、自然等系统协同发展及其对生态空间产生的影响和要求，研究和制定规范性的生态空间规划、优化、重构技术体系，同时还应研究制定与技术与实践相适应的生态空间管控、优化政策和制度。